哈尔滨市2017年空气质量相关分析

第35卷 第3期哈尔滨师范大学自然科学学报NATURAL SCIENCES JOURNAL OF HARBIN NORMAL UNIVERSITYVol.35, No.3 2019哈尔滨市2017年空气质量相关分析李娜(哈尔滨师范大学）【摘要】利用2017年哈尔滨市11个空气质量监测站点监测数据和天气后报监测数据，分析哈尔滨市全年空气质量分布特征及产生污染的原因.结果表明：哈尔滨市全年空气质量总体保持较好，哈尔滨市冬季的空气质量最差，然后是秋季和春季，夏季的空气质量是最好的；全年1月份的空气质量最差，较差的是10月份和11月份，8月份的空气状况最好;这1年中道外区、香坊区、南岗区和道里区的空气质量比较差，空气质量最好的区域是阿城区；烟花爆竹的燃放、供暖期锅炉燃烧、汽车尾气的排放和秸秆的焚烧，是影响哈尔滨市空气质量的主要原因.【关键词】空气质量;哈尔滨市；影响因素中图分类号:X51文献标识码:A文章编号:1000 - 5617 (2019) 03 - 0106 - 05〇引言伴随中国社会经济的高速发展，城市化进程 的不断加快，以及能源消耗继续的攀升，空气质 量变得很差，已经威胁到了国家生态安全和人们 的身体健康[1_3].人们关注的热点问题已经转移 到空气质量上，国外和国内相关学者对空气的质 量进行研究，Ahmadi Mehdi 等[4]对 2000 -2009 年德黑兰市A Q I、高速路发展情况以及汽车更新 换代情况进行分析研究，结果表明A Q I的下降与 高速路的发展和汽车的以旧换新减少尾气排放 有直接关系.国内学者对空气的污染物和空气质 量指数进行研究结果表明，A Q I值大小和P M2.5、P M10呈现明显的关系，P M2.5对A Q I的变化，起到了决定性的影响作用[5<.吴萍萍[7]对2011 ~2015年期间泉州市的空气质量变化和 这期间典型的污染天气做了研究，结果表明P M10、P M2. 5、C0的月均浓度较高值出现在收稿日期:20丨9-01-091月和5月之间、较低值在7月到9月，各种空气 污染物的浓度都表现出了春冬两个季度高、夏秋 两个季度低的趋势.该文通过A Q I数值，探究 2017年哈尔滨市空气质量的影响因素，希望对 提高哈尔滨市的空气质量能有所帮助.1研究区概况哈尔滨市作为黑龙江省的省会，坐落在亚洲 东北部的中心地带,有亚欧大陆桥明珠的美誉之 称，是中国历史文化名城，被誉称为“东方小巴 黎”的哈尔滨市，拥有天鹅般骄傲的气质,也是国 际冰雪文化著名的城市；哈尔滨市在125°42'E -B O I O'E 和 44°04f N ~46°40'N之内，是中国 最北边的一个省会城市.（如图1所示）2数据来源及方法2.1数据来源文中所用空气质量数据来自天气后报（ht ­第3期哈尔滨市2017年空气质量相关分析107 tp://w w w_/)和哈尔滨市 11 个监测站点实时数据.定量地描述空气质量状况的 非线性无量纲指数被称为空气质量指数（A Q I). P M2.5、P M10、S O2、N O2、O3、C O 等是作为参与 A Q I评价的主要污染物.依据《环境空气质量标 准》（G B3095 - 2012)和《环境空气质量指数(A Q I)技术规定（试行）》HJ633 -2012为参考,将空气质量按照A Q I值分为6个等级,A Q I的值 越大，表明污染程度越高，分别为优（〇~50)、良(51 ~ 100)、轻度污染（101 ~ 150)、中度污染 (151 ~ 200)、重度污染（201 ~ 300)、直至严重污 染（>301).图1哈尔滨市区及监测站点分布图2.2研究方法空间插值方法能够很好的反应空气污染特 征和区域分布的情况.该文利用反距离加权法进 行插值，反距离加权(I D W)插值的公式决定了它 是一种预测点属性值受靠近其的已知点的作用较大的方法.I D W方法的一般方程为:其中Z是估算值,Z,是已知点i的属性值，£»,是两 点之间的距离,《是计算己知点的数目,m是距离 的幕次数，次数m控制局部影响的程度.利用反 距离权重法对哈尔滨市11个空气质量监测站点 的实测数据进行插值，将增加模拟研究区域的污 染物空间分布的精确性.3结果与分析3.1全年空气质量概况2017年哈尔滨市空气质量的优良天数是279 d,比例为76.44%;中度污染、重度污染和严 重污染天数为49天，占13. 42%(见表1);其中 严重污染的天数集中在1月份、10月份和11月份出现，分别为2 d、3 d和2 d，重度污染在1月份就达到了 8 d，占当年重度污染天数的40%. 分析不同季节的空气质量，春季空气质量良的天 数是46 d,占当季的50%，夏季空气质量最好，优良天数为91 d，所占比例最高，轻度污染的空 气质量天数只有1d.秋季中度至严重污染程度 的天数增多，其中达到严重污染程度的天数有5 d，处于全年最高水平.冬季是全年污染最严重 的季节，其中空气质量中度至严重污染程度的天 数为24 d,空气质量总体最差，应该尽可能减少 户外活动，对A Q I值按照季节进行研究，呈现出 冬季A Q I指数最大，为116.98|xg/m3;其次是秋 季、春季，夏季A Q I数值最小是52. 29(j u g/m3.和 冬季相对比,春夏秋3个季节的气温比较高，大 气状态不稳定，空气流动较强，空气扩散条件较 好，可能是A Q I较低的原因之一;而夏季多为雨 天，降雨量充足，空气质量比春秋季更好.表12017年哈尔滨市空气质量等级天数污染级别优良轻度污染中度污染重度污染严重污染天数/d1191603721208根据2017年空气质量数据求出每个月AQI 的均值，做出了如图2所示的柱状图.从图2中可以看出来1月份A Q I指数最大为153.，其 次是10月份，其A Q I指数为115.57<11!3、11月份的 A Q I数值为111.23j j L g/m3、4月份的A Q I数值为 103. V W m3,A Q I指数最小的是8月份为42.94pg/m3,说明1月份空气质量最差，8月份 空气质量最好.用反距离权重法对哈尔滨市11个监测站 点的A Q I全年数据进行插值得到图3，从图3中可以看出A Q I的值较高出现在道外区、香坊区、108哈尔滨师范大学自然科学学报2019年第35卷夕0 0彳#，#孑##，月份图2各月份AQI 指数分布图南岗区和道里区，可能原因是这些区位于市中心比较繁华，人口分布比较密集，而且还有很多名胜古迹和旅游景点，如道台府、中华巴洛克、防洪纪念塔、索菲亚广场、果戈里大街、伏尔加庄园等，每天都会有很多人来这些地方游玩度假导致车流量比较大，汽车尾气对P M 2. 5的大部分贡献是间接产生的，尾气中含有N O p V O C s 等气 体，这些气体也是产生P M 2.5的重要“原材料”， 而细颗粒物对大气污染程度有显著的相关性.大量燃放烟花爆竹.国内外的相关研究表明:燃放的烟花爆竹在短时刻内向大气中排放大量的大气污染物，导致空气质量迅速恶化，烟花爆竹集中燃放时段，S 02、P M 10和P M 2.5浓度明显升高,尤其是P M 2.5的升高最显著,P M 2.5的质量浓度能够达到平时的6倍而且P M 2. 5和P M 10又是影响空气质量的直接因素，而且1月份的天气以多云和晴为主，降雪天气特别少，此外风力多为小于3级，且冬季凌晨地面热量易向高空辐射使近地面气温下降，但是上层大气的温度缓慢下降，从而导致逆温层，整体大气条件不利于污染物扩散，从而导致空气质量非常不好.优 ft 轻度污染中度污染垂度污染严S 污染污染等级图4 1月份空气质置等级天数图图3 AQI 全年插值图3.2污染严重月份分析对1月份空气质量进行分析如图4所示，1月份中度污染及以上污染程度的空气质量天数为14 d ,是污染最严重的月份，具有这些污染 程度的天数主要集中在1月份的上旬和下旬，其中重度污染的天数达到了 8 d .其原因可能是: 2017年1月份中国的传统节假日陆续到来，人们从哈尔滨市10月份空气质量数据中可以看出中度至严重污染程度集中出现在10月的中下旬,10月份中度污染及以上污染程度的天数为5 d 、l d 和3 d (如图5所示），10月份A Q I 数值高可能因为哈尔滨市每年正式全面供暖从10月20日开始，会有大量的煤燃烧，供暖期间煤炭的燃烧是造成大气污染的主要原因["^].图5 10月份空气质置等级天数图11月份空气质量数据中显示中度污染、重 度污染、严重污染天数集中出现在11月1日到第3期哈尔滨市2017年空气质量相关分析1097日（如图6所示），11月份优良空气质量天数分别是9 d和13 d,但是中度污染的天数是1d,达到重度污染程度的天数是4 d,严重污染是2 d;在这几天内秸秆焚烧疑似火点为4090个（如图7所示），4月份空气质量数据中显示中度污染、重度污染天数集中出现在上旬，4月份中度污染天数为2d，重度污染天数为3 d(如图8所示），4月份秸杆焚烧疑似火点为1561个（如图9所 示）.秸杆焚烧过程中会产生大量的颗粒物和气 态污染物，特别是没有完全燃烧的秸秆会产生N O^H C j O:等污染物，导致空气中的细颗粒物 浓度显著上升[13_15].在秸杆焚烧这段时间里没 有雨雪、大风的天气，大多是多云天气，空气流动 慢，污染物不易于扩散.污染等®图6 11月份空气质置等级天数图图7 11月份秸秆焚烧疑似火点分布图污染等级图8 4月份空气质量等级天数图图9 4月份秸秆焚烧疑似火点分布图4结论(1) 哈尔滨市全年空气质量以优良为主，达 到279 d,中度至严重污染程度的天数为49 d.(2) 哈尔滨市冬季空气质量最差，中度至严 重污染程度的天数占全年的48_ 98%;春季也出现了天气污染的情况，但是总体要比秋冬两季好;夏季空气质量最佳，优良天数为全年中最多的季节;秋季中度污染以上的天数有所增加.(3) 全年1月份空气质量最差，A Q I指数为 153.65 j j i g/m3,其次是10月份，11月份，8月份空气质量最佳，A Q I指数为42_94 pg/m3.(4) 全年A Q I的值较高出现在道外区、香坊 区、南岗区和道里区，空气质量最好的区是阿城区.110哈尔滨师范大学自然科学学报2019年第35卷参考文献[1 ]王占山，李云婷，陈添，等.2013年北京市PM2.5的时空分布[J].地理学报，2015,70(1) :111 -120.[2]张殷俊，陈曦，谢高地，等.中国细颗粒物（PM2.5)污染状况和空间分布[J].资源科学,2015,37(7) :1339 -1346. 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The results showed that the air quality of Harbin remained good all year round. The air quality of Harbin in winter was the worst, followed by autumn and spring, and the air quality in summer was the best. The air quality of January was the worst, October and November were the worse, and August was the best. In this year, the air quality of Daowai District, Xiangfang District, Nangang District and Daoli District was relatively poor, and the area with the best air quality was Acheng District. The main reasons that affect Harbins air quality are the discharge of fireworks, boiler combustion during heating period, automobile exhaust emission and straw burning.Keywords：Air quality；Harbin；Influencing factors(责任编辑:李家云)。